7.2 Задачи для самостоятельного решения
Составить схему замещения, пронумеровать точки КЗ; рассчитать сопротивления и нанести их на схему замещения; определить токи КЗ в каждой точке и составить «Сводную ведомость токов КЗ», в соотвествии с вариантом по таблице 7.10.
Таблица 7.10. Варианты индивидуальных заданий
|
Вариант |
№ эл. пр. |
LBH, км |
Lкл1, м |
Lкл2, м |
Lш, м |
|
Lш, м |
Lкл2, м |
Lкл1, м |
LBH, км |
№ эл. пр. |
Вариант |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
|
1 |
4 |
1,5 |
15 |
30 |
6 |
|
5,5 |
25 |
15 |
2 |
6 |
16 |
|
2 |
2 |
3 |
20 |
25 |
4,5 |
|
6 |
20 |
20 |
1,8 |
24 |
17 |
|
3 |
3 |
4,5 |
25 |
20 |
3 |
|
5,5 |
15 |
25 |
1,6 |
7 |
18 |
|
4 |
23 |
6 |
30 |
15 |
1,5 |
|
5 |
10 |
30 |
1,5 |
6 |
19 |
|
5 |
8 |
7,5 |
35 |
10 |
1 |
|
4,5 |
30 |
10 |
1,4 |
19 |
20 |
|
6 |
9 |
9 |
40 |
5 |
0,5 |
|
4 |
5 |
40 |
1,2 |
2 |
21 |
|
7 |
10 |
10.5 |
20 |
28 |
1 |
|
3,5 |
28 |
20 |
1 |
11 |
22 |
|
8 |
11 |
12 |
15 |
23 |
1,5 |
|
3 |
23 |
25 |
2,5 |
10 |
23 |
|
9 |
12 |
13,5 |
25 |
18 |
2 |
|
2,5 |
18 |
30 |
2,4 |
22 |
24 |
|
10 |
13 |
6 |
40 |
13 |
2,5 |
|
2 |
15 |
10 |
2,3 |
12 |
25 |
|
11 |
14 |
15 |
30 |
8 |
3 |
|
1,5 |
13 |
15 |
2,2 |
20 |
26 |
|
12 |
15 |
16,5 |
25 |
20 |
3,5 |
|
1 |
8 |
35 |
2,1 |
21 |
27 |
|
13 |
16 |
18 |
15 |
15 |
4 |
|
0,5 |
10 |
40 |
0,8 |
17 |
28 |
|
14 |
17 |
19,5 |
30 |
10 |
4,5 |
|
3 |
15 |
25 |
0,6 |
16 |
29 |
|
15 |
18 |
21 |
10 |
25 |
5 |
|
2 |
20 |
5 |
3 |
1 |
30 |
Примечание. Длина шинопровода Lш до ответвления используется в том случае, если при распределении нагрузки, указанной номером, электроприемник подключен к шинопроводу. В остальных случаях принимать Lш = 0.
7.3 Вопросы для самоконтроля знаний
7.3.1 Что такое схема замещения?
7.3.2 Как учитываются сопротивления предохранителей и рубильников?
7.3.3 Какое влияние оказывают асинхронные электродвигатели мощностью более 100 кВт с напряжением до 1 кВ в сети, если они подключены вблизи места короткого замыкания?
8 Проверка элементов сети предприятия
Цель занятия. Изучение методики проверки элементов сети предприятия.
8.1 Расчетные формулы
Аппараты защиты проверяют:
1) на надежность срабатывания, согласно условиям
(для предохранителей);
для автоматов с комбинированным
расцепителсм);
(для автоматов только с максимальным
расцепителем на
А);
(для автоматов только с максимальным
расцепителем на
А),
где
– 1-фазный токКЗ,
кА;
– номинальный
ток плавкой вставки предохранителя,
кА;
–
номинальный ток расцепителя автомата,
кА;
– ток отсечки автомата, кА;
2) на отключающую способность, согласно условию
,
(8.1)
где
–
ток автомата по каталогу, кА;
–
3-фазный ток КЗ
в установившемся
режиме, кА;
3) на отстройку от пусковых токов, согласно условиям
(для электродвигателя);
(для распределительного устройства с
группой ЭД),
где
–
ток установки автомата в зонеКЗ,
кА;
– пусковой ток электродвигателя, кА.
Основные понятия аппаратов защиты до 1 кВ. Расцепитель – чувствительный элемент, встроенный в автомат, при срабатывании воздействующий на механизм отключения.
Расцепитель максимального тока (электромагнитный или полупроводниковый) – устройство мгновенного срабатывания при токе КЗ.
Тепловой расцепитель (биметаллический или полупроводниковый) – устройство, срабатывающее с выдержкой времени при перегрузке.
Расцепитель минимального напряжения – устройство, срабатывающее при недопустимом снижении напряжения в цепи (до 0,3...0,5 от Vном).
Независимый расцепитель – устройство дистанционного отключения автомата или по сигналам внешних защит.
Максимальный и тепловой расцепители устанавливаются во всех фазах автомата, остальные по одному на автомат.
Ток срабатывания расцепителя (ток трогания) – наименьший ток, вызывающий отключение автомата.
Уставка тока расцепителя – настройка его на заданный ток срабатывания.
Ток отсечки – уставка тока максимального расцепителя на мгновенное срабатывание.
Номинальный ток расцепителя – это наибольший длительный ток расцепителя, не вызывающий отключения и перегрева.
Отключающая способность – наибольший ток КЗ, при котором отключение произойдет без повреждения.
Проводки (кабели) проверяют:
1) на соответствие выбранному аппарату защиты, согласно условию
(для автоматов и тепловых реле);
(для предохранителей),
где
– допустимый
ток проводника по каталогу, А;
– ток уставки автомата в зоне перегрузки,
А;
–
кратность (коэффициент) защиты (таблица
8.1);
2) на термическую стойкость, согласно условию
,
(8.2)
где
– фактическое
сечение кабельной линии, мм2
;
– термически
стойкое сечение кабельной линии, мм2.
Шинопроводы проверяют:
3) на динамическую стойкость, согласно условию
,
(8.3)
где
– допустимое
механическое напряжение в шинопроводе,
Н/см;
– фактическое
механическое напряжение в шинопроводе,
Н/см;
4) на термическую стойкость, согласно условию
,
(8.4)
где
– фактическое
сечение шинопровода, мм2;
– термически стойкое сечение шинопровода,
мм2.
Действие токов КЗ бывает динамическим и термическим.
Динамическое. При прохождении тока в проводниках возникает механическая сила, которая стремится их сблизить (одинаковое направление тока) или оттолкнуть (противоположное направление тока).
Максимальное усиление на шину определяется по формуле
,
(8.5)
где 
– максимальное усилие, Н;
– длина пролета между соседними опорами, см;
–расстояние между
осями шин, см;
–
ударный ток КЗ, трехфазный, кА.
Рисунок 8.1. Установка шин на опорах:
а - на ребро; б – плашмя
Примечание. При отсутствии данных l принимается равным кратному числу от 1,5 м, т.е. 1,5-3-4,5-6 м.
Величина a принимается равной 100, 150, 200 мм.
Наибольший изгибающий момент (Ммакс, Н·см) определяется следующим образом:
Ммакс=0,125Fм(3)l (при одном или двух пролетах),
Ммакс=0,1Fм(3)l (при трех и более пролетах).
Напряжение (σ, Н/см2) в материале шин от изгиба определяется по формуле
,
(8.6)
где W – момент сопротивления сечения, см3:
–при расположении
шин широкими сторонами друг к другу (на
ребро);
–при расположении
шин плашмя;
Шины будут работать надежно, если выполнено условие
.
(8.7)
Для сравнения с расчетным значением принимают
σдоп=14·103 Н/см2 – для меди;
σдоп=7·103 Н/см2 – для алюминия;
σдоп=16·103 Н/см2 – для стали.
Если при расчете
оказалось, что
,
то для выполнения условия необходимо
увеличить расстояние между шинами(а)
или
уменьшить пролет между опорами –
изоляторами.
Примечание. На динамическую стойкость проверяют шины, опорные и прохождение изоляторы, трансформаторов тока.
Термическое. Ток КЗ вызывает дополнительный нагрев токоведущих частей и аппаратов. Повышение температуры сверх допустимой снижает прочность изоляции, так как время действия тока КЗ до срабатывания защиты невелико (доли секунды – секунды), то согласно ПУЭ допускается кратковременное увеличение температуры токоведущих частей (таблица 8.2).
Минимальное термически стойкое сечение определяется по формуле
,
(8.8)
где 
– термический коэффициент, принимается:
–
установившийся 3-фазный ток КЗ,
кА;
– приведенное
время действия тока КЗ,
с (таблица
1.10.3).
= 6 – для меди,
= 11 – для алюминия,
= 15 – для стали;
Время действия тока КЗ tд (таблица 8.3) имеет две составляющих: время срабатывания защиты t3 и время отключения выключателя tB:
,
(8.9)
Должно быть выполнено условие термической стойкости
,
(8.10)
Примечание. Отсчет ступеней распределения ведется от источника.
Если условие не выполняется, то следует уменьшить tд (быстродействие защиты).
Проверка по потере напряжения производится для характерной линии ЭСН.
Характерной линией
является та, у которой
– наибольшая
величина,
где
– кратность
пускового тока (для линии с ЭД) или тока
перегрузки (для линии без ЭД);
–
номинальный ток потребителя, А;
– расстояние от начала линии до потребителя, м.
Принимается при отсутствии данных:
= 6.. .6,5 для СД и АД
с КЗ – ротором;
= 2.. .3 для АД с Ф – ротором и МПТ.
Примечание. Обычно это линия с наиболее мощным ЭД или наиболее удаленным потребителем.
Для выполнения проверки составляется расчетная схема. В зависимости от способа задания нагрузки применяется один из трех вариантов:
а) по токам участков
(8.11)
б) по токам ответвлений
(8.12)
в) по мощностям ответвлений
(8.13)
где
– потеря напряжения, %;
– номинальное
напряжение, В;
I – ток участка, А;
i – ток ответвления, А;
l — дайна участка, км;
L – расстояние от начала ответвления;
Р – активная мощность ответвления, кВт;
Q – реактивная мощность ответвления, квар;
– удельные активное и индуктивное
сопротивления, Ом/км.
Данную формулу следует применить для всех участков с различным сечением, а затем сложить результаты.
Должно быть
выполнено условие
10%
отVном.
Таблица 8.1. Значения Кзш
|
Кзш |
Аппараты защиты, виды помещения |
Защита от перегрузки |
|
1,25 |
Предохранители и автоматы только с ЭМР, защищающие сети с резиновой и пластиковой изоляцией, во взрыво-, пожароопасных, жилых и торговых помещениях |
Обязательна |
|
1,0 |
Предохранители и автоматы только с ЭМР, защищающие сети с любой изоляцией, в неопасных помещениях. Автоматы с комбинированным расцепителем, защищающие сети с любой изоляцией, в любых помещениях | |
|
От 0,8 до 0,66 |
Автоматы с комбинированным регулируемым расцепителем, защищающие кабель с бумажной изоляцией | |
|
0,33 |
Предохранители |
Нет |
Таблица 8.2. Значения Тдоп °С
|
Проводники |
Тдп, °С (норм) |
Тдоп °С (при КЗ) |
|
Шины: медные |
70 |
300 |
|
алюминиевые |
70 |
200 |
|
Кабели, провода до1 кВ |
65 |
150 |
|
Кабели более 1 кВ |
60 |
200 |
Таблица 8.3. Значения приведенного времени действия тока КЗ
|
Параметр |
Ступень | |||||||
|
IV |
III |
II |
I | |||||
|
tд, с |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
3 |
4 |
|
tnp, с |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
0,9 |
1,2 |
1,7 |
2,5 |
3,5 |
Пример.
Линия ЭСН (рисунок 6.1) с результатами расчетов A3 и проводников (пример 1 практическое занятие №10), токов КЗ (пример практическое занятие №11).
Необходимо проверить A3 по токам КЗ, проводники по токам КЗ, линию ЭСН по потере напряжения.
Решение:
1. Согласно условиям по токам КЗ A3 проверяем:
- на надежность срабатывания:
1SF:
;
кА;
SF1:
;
кА;
SF:
;
кА;
Надежность срабатывания автоматов обеспечена;
- на отключающую способность:
1SF:
;
кА;
SF1:
;
кА;
SF:
;
кА;
Автомат при КЗ отключается не разрушаясь;
- на отстройку от пусковых токов. Учтено при выборе К0 для Iу(кз) каждого автомата:
(для ЭД);
(для РУ).
2. Согласно условиям проводники проверяем:
- на термическую стойкость:
КЛ (ШНН–ШМА): Sкл1 ≥ Sкл1.тс; 3 х 95 > 74,1 мм2;
мм2.
По таблице 8.3
=
3,5 с.
КЛ (ШМА–Н): Sкл2. ≥ Sкл2.тс; 50 > 40,2 мм2;
мм2.
По таблице 12.3 = 1,7 с.
По термической стойкости кабельные линии удовлетворяют.
- на соответствие выбранному аппарату защиты: учтено при выборе сечения проводника
.
3. Согласно условиям шинопровод проверяем:
- на динамическую стойкость:
Для алюминиевых
шин
Н/см2.
Н/см2.
Н∙см,
так как Lш
= 2
м, то
достаточно иметь один пролет
l
= 3 м.
Принимаем установку шин «плашмя» с а = 100 мм (рисунок 8.2):
см3;
Шинопровод динамически устойчив;
- на термическую стойкость:
Шинопровод термически устойчив, следовательно, он выдержит кратковременно нагрев при КЗ до 200 °С.
4. По потере напряжения линия ЭСН должна удовлетворять условию
10%
от Vн
Составляем расчетную схему для потерь напряжения (рисунок 8.3) и наносим необходимые данные.
Рисунок 8.2. Установка шин на опорах
Рисунок 8.3. Расчетная схема ∆V
Так как токи участков известны, то наиболее целесообразно выбрать вариант расчета ΔV по токам участков.
или
В;
,
что удовлетворяет силовые нагрузки.